CN115215607B - 一种滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料及其制备方法。所述膨胀注浆材料由A、B两种组分构成；所述A组分为具有火山灰特性的胶凝材料、水以及膨胀剂0.01％～6.0％，且水胶比为(0.5～0.9):1；所述B组分包括为：按重量百分比计，水溶性植物胶0.2‑1.3％、聚丙烯酰胺0.5‑2.0％、聚丙烯酸衍生盐0.01‑2.0％、络合剂0.02‑1.5％、醇类多糖0.05‑1.5％、水玻璃2‑70％、水42.3‑90.3％。所述水胶比优选为0.6:1。本发明的滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料在动水条件下具有良好的稳定特性，可以实现滨海岩溶地区不良地质构造充填加固等作用，具体如裂隙及溶洞充填地、过水通道封堵等；且水泥基膨胀材料膨胀可调，可根据实际岩溶溶洞充填工况进行调控。

Description

一种滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料及其制备方法
技术领域
本发明属于注浆材料技术领域，具体涉及一种滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料及其制备方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
针对滨海岩溶“高侵蚀、多溶洞、富动水”地质特征，地下工程建设中急需发明一种具有针对性强，拥有络合抗侵蚀、膨胀充填、胶凝抗分散的水泥基胶凝膨胀注浆材料，确保滨海岩溶特殊水文地质环境中的不良地质灾害的治理。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提出一种滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料及其制备方法。本发明的滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料在动水条件下具有良好的稳定特性，可以实现滨海岩溶地区不良地质构造充填加固等作用，具体如裂隙及溶洞充填地、过水通道封堵等；且水泥基膨胀材料膨胀可调，可根据实际岩溶溶洞充填工况进行调控。
为了实现以上技术效果，本申请提供以下技术方案：
本发明第一方面，提供一种滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料，所述膨胀注浆材料由A、B两种组分构成；所述A组分为具有火山灰特性的胶凝材料、水以及膨胀剂0.01％～6.0％，且水胶比为(0.5～0.9):1；所述B组分包括为：按重量百分比计，水溶性植物胶0.2-1.3％、聚丙烯酰胺0.5-2.0％、聚丙烯酸衍生盐0.01-2.0％、络合剂0.02-1.5％、醇类多糖0.05-1.5％、水玻璃2-70％、水42.3-90.3％。所述水胶比优选为0.6:1。
进一步的，所述具有火山灰特性的胶凝材料选自硅酸盐水泥、粒化高炉矿渣、粉煤灰、窑灰、硅灰、生石灰、石膏中的一种或多种。
优选具有较优颗粒集配的粒化高炉矿渣，掺量为水泥基固体材料质量比 2-20％；最优选为5～15％。
进一步的，所述硅酸盐水泥包括42.5、42.5R、52.5、52.5R等常用硅酸盐水泥中的一种或者几种；
进一步的，所述膨胀剂包括聚丙烯酸盐衍生物、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸铝以及α-烯基磺酸钠、铝粉等掺料中的一种或几种；
进一步的，所述水溶性植物胶包括：瓜尔胶、果胶、刺槐豆胶、卡拉胶、黄单胞多糖、角豆胶、明胶、结冷胶低乙酰和结冷胶高乙酰中的一种或几种；
进一步的，所述聚丙烯酰胺及其聚丙烯酸衍生盐包括：聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钙中的一种或几种；
进一步的，所述络合剂包括：聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硅酸铝、聚合硅酸铁、柠檬酸钠、六偏磷酸钠中的一种或几种；
进一步的，所述醇酸类多糖包括聚乙二醇-2000、葡萄糖酸钠、海藻酸钠、可得兰多糖中的一种或两种；
进一步的，水玻璃包括硅酸钠、硅酸钾、铝酸钠、氟化钠和甲酸钙中的一种或者多种。
进一步的，所述膨胀剂制备成溶液，按照质量百分比计，聚丙烯酸盐衍生物0.01％～0.05％、十二烷基磺酸钠0.02～0.05％、十二烷基硫酸钠0.02～0.05％、十二烷基硫酸铝0.02～0.05％、α-烯基磺酸钠0.03～1.5％、铝粉0～0.6％；优选的，所述膨胀剂制备成溶液，按照质量百分比计，聚丙烯酸盐衍生物0.01％～0.04％、十二烷基磺酸钠0.02～0.04％、十二烷基硫酸钠0.02～0.03％、十二烷基硫酸铝 0.02～0.025％、α-烯基磺酸钠0.05～1.2％、铝粉0-0.4％；膨胀剂溶液与A溶液混合。
进一步的，所述B组分包括：按照百分比计，水溶性植物胶0.5-1.3％、聚丙烯酰胺及其丙烯酸衍生盐0.3-1.3％、络合剂0.01％～0.3％、醇类多糖0.05-1.2％、水玻璃2-35％、水55.3-91.3％；
进一步的，所述A、B组分的体积比为(0.5～5)：1，优选为(1～4)：1；进一步优选为(1～3):1；最优选为3:1。
进一步的，所述A组分还包括早强剂或减水剂；优选的，所述早强剂占A 组分中胶凝材料总质量的0.3～3.5％；优选的，所述早强剂包括：氯化锂、氯酸钠中的一种或者两种；所述减水剂占A组分中胶凝材料总质量的0.4～2.4％；优选的，所述减水剂包括木质素磺酸盐减水剂或聚羧酸减水剂。
第二方面，本发明提供上述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)A组分制备：将具有火山灰特性的胶凝材料和水混合制备成浆液，配置膨胀剂溶液后加入到浆液中，制备成浆液A；
(2)B组分制备：按重量百分比计，将水溶性植物胶、聚丙烯酰胺及其丙烯酸衍生盐、络合剂、醇类多糖溶于水中，然后加入水玻璃，制成浆液B，备用，即可。
第三方面，本发明提供上述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀材料进行滨海岩溶动水充填封堵的方法，包括如下步骤：
S1：根据动水离子含量、管道溶腔大小、动水流速、水压、钻孔距动水通道距离，确定A、B组分各自的配比；
S2：按A、B组分各自的配比将其制成A、B浆液，备用；
S3：采用双液注浆方式，将A、B浆液按体积比(0.5-5)：1的比例进行注浆，即可；优选的，A、B浆液体积比优选为(1-4)：1；进一步优选为(1-3)：1；最优选为3:1。
进一步的，步骤S1中，当动水离子含量高(C(SO4 2-)≥0.8g/L C(Cl-)≥5.3 g/L)、溶腔大于1m*1m*1m时、动水流速大于0.5mls时，A组分中水胶比应低于0.9；B组分各辅料应增加掺量；当动水离子含量低(C(SO4 2-)≤0.8g/L C(Cl-) ≤5.3g/L)、溶腔低于0.5m*0.5m*0.5m时、动水流速小于0.5mls时，A组分中水胶比应选择1.0，B组分辅助材料降低掺量。
第四方面，本发明提供上述滨海岩溶水泥基膨胀材料在高速铁路、高速公路、城市轨道交通、大型水利水电工程、深部矿山建设领域中的应用。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料在动水条件下具有良好的稳定特
性，在动水1.2m/s水速下，初凝后浆液留存82％～98％之间，能实现高流速动水的封堵。
2、本发明的滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料可以实现滨海岩溶地区不良地质构造充填加固等作用，具体如裂隙及溶洞充填地、过水通道封堵等；且水泥基膨胀材料膨胀可调，可根据实际岩溶溶洞充填工况进行调控，在2％～10％内量化调控。
3、本发明的滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料结石体随着膨体体积的增加而降低，随着微膨胀条件下(<2％)结石体抗压强度1d抗压强度为0.2～1.5MPa， 3d抗压强度为0.5～4.0MPa。
4、本发明提供的动水抗分散封堵材料安全无毒，不会造成环境污染等问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为三元键合固溶理论图；
图2为本发明掺量和体积膨胀率关系图；
图3为本发明水泥基膨胀注浆材料实物拍摄图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
由于岩溶地区特殊的水文地质条件，溶洞、溶腔及塌陷区隐伏在地层中，地下工程施工工程中极易遭遇不良地质。在注浆充填治理过程中，由于注浆盲目性以及不良地质的范围广、容积大、边缘模糊等特性，极易造成注浆浆液的浪费，因此，具有微膨胀性注浆封堵材料的研发就显得尤为重要。本发明以复杂的岩溶地区水文地质特征为基础，针对施工过程揭露的溶洞、溶腔等不良地质进行充填治理，通过利用物理膨胀及化学膨胀两种控制技术，制备了水泥基胶凝膨胀材料。本发明主要涉及发泡控制技术和侵蚀性离子键合技术。
发泡控制技术：
物理发泡：十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠等膨胀剂因为分子有具有亲水基团和憎水基团，在充分搅拌混合后会形成致密均匀的气泡；该气泡在水泥浆液中受两性基团的影响具有良好的稳定特性，不易消散，进而达到浆体宏观体积膨胀的效果。
化学发泡：膨胀剂中铝粉在水泥浆液提供的碱性环境中，与水化产物氢氧化钙(CH)发生氧化还原反应，生产微小氢气泡；通过控制浆液比重及具有稳泡护泡作用的α-烯基磺酸钠等试剂掺和量，达到注浆材料体积膨胀的设计目标。
体反应方程如下所示：
C3S+H2O＝C-S-H+CH
2Al+6H2O＝2Al(OH)3+3H2↑(碱性条件弱的情况下)
C3S+H2O＝C-S-H+CH
2Al+6H2O＝2Al(OH)3+3H2↑ ①
2Al(OH)3+Ca(OH)2(CH)＝Ca[Al(OH)4]2②
合并①+②得
2Al+Ca(OH)2(CH)+6H2O＝Ca[Al(OH)4]2+3H2↑(碱性条件强的情况下)
对滨海岩溶侵蚀性离子键合技术：
由于合浦矿区盐田石灰石矿山所处的独特的地理位置及特有的滨海-内陆双体系水文径流补给等客观原因，矿坑涌水点主要以地板涌水和崖壁挂水两种突水方式，且呈先零星分散和簇状分布规律，矿坑积水严重，极大了增加了石灰石矿山突涌水施工组织的难度，对注浆帷幕在海水侵蚀及潮汐作用下的服役稳定性提出了严峻的考研。
我国部分岩溶地区受特殊的区域位置影响，拥有滨海-内陆双水文体系特征，这对在该地区注浆施工作业，尤其是注浆材料的抗侵蚀特性提出了严峻挑战。
本专利针对滨海岩溶离子侵蚀等客观因素，创新性提出“三元键合固溶”理论，通过添加具有独特亲水性官能团的高性能络合剂，旨在将海水中侵蚀性离子 (CI-+SO4 2-)-常用阳离子(如：Ca2+、Na+等离子)-络合剂三者键合溶固在水泥结石体中，减少侵蚀性离子对注浆材料的侵蚀破坏；同时固溶后形成的水化氯酸钙凝胶在一定程度上充填结石体空隙，增强了结石体抗压强度，延长注浆材料结石体的服役稳定性，示意图如图1所示。
实施例1
一种滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料，所述膨胀注浆材料由A、B两种组分构成；所述A组分为42.5硅酸盐水泥、水以及膨胀剂1.725％，且水胶比为0.6:1；所述B组分为：按重量百分比计，瓜尔胶0.2％、聚丙烯酰胺2.0％、聚丙烯酸钙 0.01％、六偏磷酸钠0.02％、聚乙二醇-2000 1.5％、硅酸钠70％、水26.27％。
所述膨胀剂制备成溶液，按照质量百分比计，聚丙烯酸盐衍生物0.04％、十二烷基磺酸钠0.04％、十二烷基硫酸钠0.02％、十二烷基硫酸铝0.025％、α-烯基磺酸钠1.2％、铝粉0.4％。
上述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)A组分制备：将胶凝材料和水混合制备成浆液，配置膨胀剂溶液，备用；
(2)B组分制备：按重量百分比计，将水溶性植物胶、聚丙烯酰胺及其丙烯酸衍生盐、络合剂、醇类多糖溶于水中，然后加入水玻璃，制成浆液B，备用，即可。
上述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀材料进行滨海岩溶动水充填封堵的方法，包括如下步骤：
S1：根据动水离子含量、管道溶腔大小、动水流速、水压、钻孔距动水通道距离，确定A、B组分各自的配比；当动水离子含量高(C(SO4 2-)≥0.8g/L C(Cl-) ≥5.3g/L)、溶腔大于1m*1m*1m时、动水流速大于0.5mls时，A组分中水胶比应低于0.9；B组分各辅料应增加掺量；当动水离子含量低(C(SO4 2-)≤0.8g/L C(Cl-)≤5.3g/L)、溶腔低于0.5m*0.5m*0.5m时、动水流速小于0.5mls时，A组分中水胶比应选择1.0，B组分辅助材料降低掺量。
S2：按A、B组分各自的配比将其制成A、B浆液，备用；
S3：采用双液注浆方式，将A、B浆液按体积比3：1的比例进行注浆，即可 (注浆材料实物图如图3所示)。
经过测试，滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料在动水条件下具有良好的稳定特性，在动水1.2m/s水速下，初凝后浆液留存82％～98％之间，能实现高流速动水的封堵。
实施例2
一种滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料，所述膨胀注浆材料由A、B两种组分构成；所述A组分为42.5硅酸盐水泥、水以及膨胀剂0.01％，且水胶比为0.5:1；所述B组分为：按重量百分比计，瓜尔胶1.3％、聚丙烯酰胺0.5％、聚丙烯酸钙 2.0％、六偏磷酸钠1.5％、聚乙二醇-2000 0.05％、硅酸钠70％、水24.65％。
所述膨胀剂制备成溶液，按照质量百分比计，聚丙烯酸盐衍生物0.04％、十二烷基磺酸钠0.04％、十二烷基硫酸钠0.02％、十二烷基硫酸铝0.025％、α-烯基磺酸钠1.2％、铝粉0.4％。
上述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)A组分制备：将胶凝材料和水混合制备成浆液，配置膨胀剂溶液，备用；
(2)B组分制备：按重量百分比计，将水溶性植物胶、聚丙烯酰胺及其丙烯酸衍生盐、络合剂、醇类多糖溶于水中，然后加入水玻璃，制成浆液B，备用，即可。
实施例3
一种滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料，所述膨胀注浆材料由A、B两种组分构成；所述A组分为42.5硅酸盐水泥、水以及膨胀剂6.0％，且水胶比为0.6:1；所述B组分为：按重量百分比计，瓜尔胶1.0％、聚丙烯酰胺1.0％、聚丙烯酸钙 1.0％、六偏磷酸钠1.5％、聚乙二醇-2000 0.8％、硅酸钠50％、水44.7％。
所述膨胀剂制备成溶液，按照质量百分比计，聚丙烯酸盐衍生物0.04％、十二烷基磺酸钠0.04％、十二烷基硫酸钠0.02％、十二烷基硫酸铝0.025％、α-烯基磺酸钠1.2％、铝粉0.4％。
上述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)A组分制备：将胶凝材料和水混合制备成浆液，配置膨胀剂溶液，备用；
(2)B组分制备：按重量百分比计，将水溶性植物胶、聚丙烯酰胺及其丙烯酸衍生盐、络合剂、醇类多糖溶于水中，然后加入水玻璃，制成浆液B，备用，即可。
实施例4
一种滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料，所述膨胀注浆材料由A、B两种组分构成；所述A组分为42.5硅酸盐水泥、水以及膨胀剂6.0％，且水胶比为0.6:1；所述B组分为：按重量百分比计，瓜尔胶1.0％、聚丙烯酰胺1.0％、聚丙烯酸钙 1.0％、六偏磷酸钠1.5％、聚乙二醇-2000 0.8％、硅酸钠50％、水44.7％。
所述膨胀剂制备成溶液，按照质量百分比计，聚丙烯酸盐衍生物0.01％、十二烷基磺酸钠0.02％、十二烷基硫酸钠0.03％、十二烷基硫酸铝0.02％、α-烯基磺酸钠0.05％。
上述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)A组分制备：将胶凝材料和水混合制备成浆液，配置膨胀剂溶液，备用；
(2)B组分制备：按重量百分比计，将水溶性植物胶、聚丙烯酰胺及其丙烯酸衍生盐、络合剂、醇类多糖溶于水中，然后加入水玻璃，制成浆液B，备用，即可。
根据国家标准GB/T17671-1999水泥砂浆强度测试方法对上述实施例得到的材料进行测试，测试结果结石体抗压强度1d抗压强度为0.2～1.5MPa，3d抗压强度为0.5～4.0MPa。
图2为本发明质量掺量比与水泥体积膨胀率的动态关系图，从图2可知，随之滨海岩溶水泥基胶凝膨胀材料质量掺量比的增加，其体积膨胀率也是随之增加的。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料，其特征在于，所述膨胀注浆材料由A、B两种组分构成；所述A组分为具有火山灰特性的胶凝材料、水以及膨胀剂，膨胀剂0.01%~6.0%；所述B组分包括为：按重量百分比计，水溶性植物胶0.2-1.3%、聚丙烯酰胺0.5-2.0%、聚丙烯酸衍生盐0.01-2.0%、络合剂0.02-1.5%、醇酸多糖0.05-1.5%、水玻璃2-70%、水42.3-90.3%；
所述膨胀剂制备成溶液，按照质量百分比计，聚丙烯酸盐衍生物0.01%~0.05%、十二烷基磺酸钠0.02~0.05%、十二烷基硫酸钠0.02~0.05%、十二烷基硫酸铝0.02~0.05%、α-烯基磺酸钠0.03~1.5%、铝粉0~0.6%；
所述络合剂包括：聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硅酸铝、聚合硅酸铁、柠檬酸钠、六偏磷酸钠中的一种或几种；
所述A、B组分的体积比为（0.5~5）：1；
当动水离子含量CSO4 2-≥0.8g/L CCl -≥ 5.3 g/L、溶腔大于1m*1m*1m时、动水流速大于0.5mls时，A组分中水胶比应低于0.9；B组分各辅料应增加掺量；当动水离子含量CSO4 2-≤0.8g/L CCl -≤ 5.3 g/L、溶腔低于0.5m*0.5m*0.5m时、动水流速小于0.5mls时，A组分中水胶比应选择1.0，B组分辅助材料降低掺量；
所述醇酸多糖包括聚乙二醇-2000、葡萄糖酸钠、海藻酸钠、可得兰多糖中的一种或两种。
2.如权利要求1所述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料，其特征在于，所述具有火山灰特性的胶凝材料选自硅酸盐水泥、粒化高炉矿渣、粉煤灰、窑灰、硅灰中的一种或多种。
3.如权利要求2所述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料，其特征在于，选用粒化高炉矿渣，掺量为水泥基固体材料质量比2-20%。
4.如权利要求3所述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料，其特征在于，掺量为水泥基固体材料质量比为5~15%。
5.如权利要求2所述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料，其特征在于，所述硅酸盐水泥包括42.5、42.5R、52.5、52.5R常用硅酸盐水泥中的一种或者几种。
6.如权利要求1所述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料，其特征在于，
所述膨胀剂制备成溶液，按照质量百分比计，聚丙烯酸盐衍生物0.01%~0.04%、十二烷基磺酸钠0.02~0.04%、十二烷基硫酸钠0.02~0.03%、十二烷基硫酸铝0.02~0.025%、α-烯基磺酸钠0.05~1.2%、铝粉0-0.4%。
7.如权利要求1所述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料，其特征在于，所述水溶性植物胶包括：瓜尔胶、果胶、刺槐豆胶、卡拉胶、角豆胶中的一种或几种；
所述聚丙烯酸衍生盐包括：聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钙中的一种或几种；
所述水玻璃包括硅酸钠、硅酸钾、铝酸钠中的一种或者多种。
8.如权利要求1所述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料，其特征在于，所述B组分包括：按照百分比计，水溶性植物胶0.5-1.3%、聚丙烯酰胺0.5-2.0%、聚丙烯酸衍生盐0.01-2.0%、络合剂0.02%~0.3%、醇酸多糖0.05-1.2%、水玻璃2-35%、水55.3-90.3%。
9.如权利要求1所述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料，其特征在于，所述A、B组分的体积比为（1~4）：1。
10.如权利要求9所述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料，其特征在于，所述A、B组分的体积比为（1~3）:1。
11.如权利要求10所述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料，其特征在于，所述A、B组分的体积比为3:1。
12.如权利要求1所述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料，其特征在于，所述A组分还包括早强剂或减水剂；
所述早强剂占A组分中胶凝材料总质量的0.3~3.5%;
所述早强剂包括：氯化锂、氯酸钠中的一种或者两种；
所述减水剂占A组分中胶凝材料总质量的0.4~2.4%；
所述减水剂包括木质素磺酸盐减水剂或聚羧酸减水剂。
13.根据上述权利要求1-12任一项所述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)A组分制备：将具有火山灰特性的胶凝材料和水混合制备成浆液，配置膨胀剂溶液后加入到浆液中，制备成浆液A；
(2)B组分制备：按重量百分比计，将水溶性植物胶、聚丙烯酰胺及聚丙烯酸衍生盐、络合剂、醇酸多糖溶于水中，然后加入水玻璃，制成浆液B，备用，即可。
14.根据权利要求13所述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料的进行滨海岩溶动水充填封堵的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：根据动水离子含量、管道溶腔大小、动水流速、水压、钻孔距动水通道距离，确定A、B组分各自的配比；
S2：按A、B组分各自的配比将其制成A、B浆液，备用；
S3：采用双液注浆方式，将A、B浆液按体积比(0.5-5)：1的比例进行注浆，即可。
15.根据权利要求14所述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料的进行滨海岩溶动水充填封堵的方法，其特征在于，步骤S3中，A、B浆液体积比为(1-4)：1。
16.根据权利要求15所述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料的进行滨海岩溶动水充填封堵的方法，其特征在于，步骤S3中，A、B浆液体积比为(1-3)：1。
17.根据权利要求16所述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料的进行滨海岩溶动水充填封堵的方法，其特征在于，步骤S3中，A、B浆液体积比为3:1。
18.根据权利要求1-12任一项所述滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料在高速铁路、高速公路、城市轨道交通、大型水利水电工程、深部矿山建设领域中的应用。
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CN117602917B (zh) * 2024-01-22 2024-03-22 中建八局西南建设工程有限公司 一种固废基复合固化剂及其制备方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009015520A1 (en) * 2007-08-02 2009-02-05 Basf Construction Chemicals (Shanghai) Co. Ltd Cement-based grout composition
KR101056474B1 (ko) * 2009-11-24 2011-08-12 (주)대우건설 지오폴리머계 급결재를 이용한 지반 차수 및 보강용 고내구성 그라우트재 조성물 및 그 제조방법
CN108484058B (zh) * 2018-06-12 2019-03-26 山东大学 一种动水抗分散封堵材料及其制备方法
CN109535306B (zh) * 2018-11-19 2019-08-20 山东大学 一种用于高压大流量岩溶突涌水治理的膨胀高分子注浆材料及制备方法
CN109626897A (zh) * 2018-12-11 2019-04-16 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 一种用于高速铁路无砟轨道路基冒浆整治的注浆材料及其工艺
CN110845212B (zh) * 2019-11-23 2021-12-21 山东中建西部建设有限公司 一种耐渗流冲刷混凝土及其制备方法
CN111170700B (zh) * 2020-03-12 2022-03-15 广东龙湖科技股份有限公司 一种均匀不泌水微膨胀的盾构同步注浆材料及其制备方法
CN112358270A (zh) * 2020-10-28 2021-02-12 山东大学 一种固废基滨海岩溶绿色充填材料及其制备方法、应用
CN115215607B (zh) * 2022-06-23 2023-06-23 山东大学 一种滨海岩溶水泥基胶凝膨胀注浆材料及其制备方法

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